JPH0741972A - アルミニウム系金属の酸性洗浄水溶液 - Google Patents

アルミニウム系金属の酸性洗浄水溶液

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JPH0741972A
JPH0741972A JP18365993A JP18365993A JPH0741972A JP H0741972 A JPH0741972 A JP H0741972A JP 18365993 A JP18365993 A JP 18365993A JP 18365993 A JP18365993 A JP 18365993A JP H0741972 A JPH0741972 A JP H0741972A
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acid
aluminum
cleaning
hlb
nonionic surfactant
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JP18365993A
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Masayuki Kamimura
雅之 神村
Satoru Ikeda
哲 池田
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Nippon Paint Co Ltd
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Nippon Paint Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23GCLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/02Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
    • C23G1/12Light metals
    • C23G1/125Light metals aluminium

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Detergent Compositions (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 有害なフッ素及びクロムイオンを含有せず、
アルミニウム系金属の酸性洗浄水溶液を提供する。 【構成】 無機酸の少なくとも一種、臭素イオン(Br
- )及びノニオン系界面活性剤を特定量含むアルミニウ
ム系金属の酸性洗浄水溶液である。 【効果】 アルミニウム系金属酸性洗浄剤にフッ素イオ
ン及びクロムイオンを含まず、耐ピッティング性、消泡
性を損なわずに洗浄することが可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム系金属の酸
性洗浄水溶液、特に成形加工によりアルミニウム表面に
付着した潤滑油及びアルミニウム粉末等を満足に除去で
きる洗浄水溶液に関する。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム表面を有する製品、例えば
アルミニウム系金属、すなわちアルミニウムまたはアル
ミニウム合金からなる飲料用アルミニウム容器は、通
常、ドローイング・アンド・アイアニングという成形操
作(以下、DI加工という)によって製造される。この
成形操作時には金属表面に潤滑油が適用され、また得ら
れた容器には特にその内壁にアルミニウム粉末(スマッ
ト)が付着している。この種の容器は、一般にその後例
えば化成処理または塗装によってその表面が保護され
る。従って、この化成処理等の前に、上記潤滑油または
スマットを金属表面から除去し、清浄化しておく必要が
ある。
【0003】この表面清浄化には、一般に金属表面を適
度にエッチングして洗浄する酸性洗浄剤が用いられてい
る。従来、このような酸性洗浄剤として、クロム酸系や
フッ化水素酸系の洗浄剤が多く用いられていた。特に、
フッ化水素酸系の洗浄剤は、低温酸性洗浄(〜50℃)
が可能である点で優れている。しかしながら、上記洗浄
剤は有害な物質であるため、廃水規制が厳しいため、近
年では、クロムフリー・フッ素フリーの低温酸性洗浄技
術の確立が望まれている。
【0004】このようなクロムフリー・フッ素フリーの
低温酸性洗浄技術が、特公平3−50838号公報の
「アルミニウム表面洗浄剤」及び特公平3−65436
号公報の「アルミニウム表面洗浄剤の管理方法」に提案
されている。
【0005】特公平3−50838号公報の「アルミニ
ウム表面洗浄剤」及び特公平3−65436号公報の
「アルミニウム表面洗浄剤の管理方法」には、フッ素イ
オンを含有しないか又は少量含有し、硫酸及び/又は硝
酸で調整されたpH2以下の酸性洗浄剤にエッチングを
促進するものとしてフッ素イオンの替わりに第2鉄イオ
ンが含まれている洗浄剤と、洗浄浴の酸化還元電位を管
理して浴中の第2鉄イオン濃度を管理を行う管理方法と
が開示されている。
【0006】また、特公昭47−39823号公報の
「アルミニウムおよびその合金の腐食液」には、硫酸水
溶液に、ハロゲンイオン(F- 、Cl- 、Br-
- )、PO4 3-、ピロリン燐酸イオン、メタリン酸イ
オン等の少なくとも一種を0.1〜7グラムイオン/l
(8〜560g/l)と添加してなる腐食液が開示され
ている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
公平3−50838号公報及び特公平3−65436号
公報に開示された酸性洗浄剤では、鉄イオンを含有する
ため、鉄イオン由来の沈殿物、特に水酸化鉄がヒータ部
に固着するという問題があった。
【0008】一方、特公昭47−39823号公報に開
示された腐食液は、写真用凸版材を形成するために、ア
ルミウニム合金をエッチング(腐食)させることを主目
的にするものである。そのため、要求されるエッチング
量もかなり大きく、その目的のために3〜20%の硫酸
水溶液に臭素イオンとして8g/l以上含有されてお
り、本発明とはエッチングの目的を異にするものであ
る。
【0009】本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、有害なフッ素及びクロムイ
オンを含有せず、酸性洗浄を行うアルミニウム系金属の
酸性洗浄水溶液を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、(a)無機酸
から選ばれる少なくとも1種を0.5〜25g/lと、
(b)臭素イオンを0.1〜5g/lと、(c)ノニオ
ン系界面活性剤を0.1〜10g/lと、を含有する第
1のアルミニウム系金属の酸性洗浄水溶液を提供する。
【0011】また、(a)硫酸及び硝酸の混合無機酸で
あって、その混合重量比が硫酸/硝酸=30/1〜30
/2である混合無機酸を0.5〜25g/lと、(b)
臭素イオンを0.1〜5g/lと、(c)ノニオン系界
面活性剤を0.1〜10g/lと、を含有する第2のア
ルミニウム系金属の酸性洗浄水溶液を提供する。
【0012】なお、上記洗浄水溶液は、アルミニウム系
金属の素材を洗浄する洗浄浴として用いられるが、上記
酸性洗浄水溶液の濃厚水溶液を適量の水によって使用範
囲内の濃度に希釈することによって得られる。
【0013】本発明の(a)成分である無機酸として
は、硫酸、硝酸、リン酸が挙げられる。第2の洗浄水溶
液では、硫酸及び硝酸を併用して用いることとした。
【0014】また一般に、アルミニウムは、表面に安定
な酸化膜を形成しやすい。従来添加されていたフッ素イ
オンは、酸性浴中におけるアルミニウムのアノード・カ
ソード両分極を減少させ、腐食電流密度を大きくするこ
とによって低温でも充分なエッチング効果を得てきた。
本発明では、硫酸や硝酸等の無機酸を用い、このような
無機酸によって、アルミニウム表面をエッチングし、酸
化膜を除去することとした。
【0015】本発明の(b)成分として、臭素イオン
(Br- )を用いることとした。臭素イオン(Br-
は、無機酸のエッチング力を促進あるいは補う効果があ
り、塩素イオン(Cl- )のようにアルミニウム表面の
孔食(ピット)を発生することなく、適度なエッチング
効果が得られる。
【0016】臭素イオンの供給源としては、47%HB
r水溶液、臭化カリウム、臭化ナトリウム、臭化アルミ
ニウム、臭化鉄等が挙げられる。
【0017】本発明の(c)成分として、ノニオン系界
面活性剤を用いることとした。ここで、ノニオン系界面
活性剤のHLB(hydrophile-lipophile balance(親水
性親油性比)の略記号)は、好ましくは5〜15であ
り、より好ましくはHLB6〜8のノニオン系界面活性
剤とHLB12〜14のノニオン系界面活性剤とを併用
することである。このように、HLBの異なるノニオン
系界面活性剤を用いることにより、洗浄性と消泡性との
バランスを良好にすることができる。また、上記HLB
の異なるノニオン系界面活性剤の混合比としては、好ま
しくは[HLB6〜8のノニオン系界面活性剤]/[H
LB12〜14のノニオン系界面活性剤]=1/5〜5
/1、より好ましくは[HLB6〜8のノニオン系界面
活性剤]/[HLB12〜14のノニオン系界面活性
剤]=1/2〜2/1である。HLBが5未満の場合
は、水に分散しにくく、また洗浄水溶液が不安定となる
傾向がある。一方、HLBが15を越えた場合は、洗浄
性に大きな性能差は認められず、逆に発泡性が高くな
り、作業性が低下する傾向がある。
【0018】ここで、本発明におけるHLBは、グリフ
ィンのHLBであり、界面活性剤の親水性を表す数値で
ある。そして、HLBは以下の式によって表される。
【0019】HLB=(親水基部分の分子量/界面活性
剤の分子量)×(100/5) ={親水基重量/(疎水基重量+親水基重量)}×(1
00/5) なお、親水基が全くないものはHLB=0である。
【0020】また、ノニオン系界面活性剤は、洗浄水溶
液中に0.1〜10g/l含有されていることが好まし
く、より好ましくは含有量1〜5g/lである。洗浄水
浴液中のノニオン系界面活性剤の含有量が0.1g/l
未満の場合は、洗浄力が低下する傾向となり、一方、含
有量が10g/lを越え、洗浄性に性能差は認められ
ず、廃水処理の負荷が高くなる傾向がある。
【0021】また、本発明の無機酸から選ばれる少なく
とも1種は、洗浄水浴液中に0.5〜25g/l含有さ
れている。好ましくは含有量10〜20g/lである。
洗浄水浴液中の無機酸の含有量が0.5g/l未満の場
合は、アルミニウム表面のエッチング速度が極端に低下
し、洗浄浴としての有効性が発揮できない。一方、含有
量が25g/lを越えると、エッチングに対してそれ以
上の効果が認められず不経済となる。
【0022】また、本発明の第2の酸性洗浄水溶液とし
ては、硫酸と硝酸との混合無機酸が0.5〜25g/l
含有されている。好ましくは含有量10〜20g/lで
ある。そして、この混合酸の重量比は、硫酸/硝酸=3
0/1〜30/2が好ましい。無機酸として硫酸と硝酸
とを併用することにより、洗浄後の被処理材のピッティ
ングの発生が抑制される。
【0023】臭素イオンは、洗浄浴中に0.1〜5g/
l含有されている。臭素イオンの含有量が0.1g/l
未満の場合は、エッチング量が不足し、脱スマット性が
低下する。一方含有量が5g/lを越える場合には、エ
ッチング量が過剰となるため、外観が不均一となると同
時に、設備の腐食が進むこととなる。好ましくは、0.
8〜2.5g/lである。
【0024】本発明の酸性洗浄水溶液に添加されるノニ
オン系界面活性剤としては、特にエトキシ化アルキルフ
ェノール系、炭化水素誘導体、アビエチン酸誘導体、第
1級エトキシ化アルコール、変性ポリエトキシ化アルコ
ール等が好ましい。
【0025】本発明のアルミニウム表面の酸性洗浄方法
は、スプレー法または浸漬法のいずれを用いてもよい。
また、酸性洗浄を実施するにあたり、処理温度は50〜
80℃が好ましく、60〜70℃がより好ましい。処理
温度が、80℃を越えると、過剰エッチングとなり処理
浴の老化が早まり、50℃未満の場合はエッチング量が
不足し、脱スマット性が低下する傾向がある。
【0026】酸性洗浄処理時間は、30〜300秒が好
ましい。処理時間が300秒を越えると過剰エッチング
となり処理浴の老化が早まり、30秒未満の場合はエッ
チング量が不足し、脱スマット性が低下する傾向があ
る。より好ましくは、45〜120秒である。
【0027】本発明の酸性洗浄剤によって清浄化された
アルミニウム表面は、常法に従って水洗後、例えばリン
酸塩化成処理を行ってもよい。
【0028】
【作用】本発明によれば、酸性洗浄水溶液に鉄イオンを
含まないため、鉄に由来する沈殿物は生成することがな
いので洗浄浴の管理が容易となる。これにより、アルミ
ニウム表面の満足な洗浄化が達成される。
【0029】
【実施例】次に、実施例及び比較例を挙げて、本発明を
具体的に説明する。
【0030】実施例1〜15及び比較例1〜3 (1)被処理物:3004合金のアルミニウム板をDI
加工して得られた、潤滑油とスマットの付着したフタな
し容器。
【0031】(2)洗浄剤:75%硫酸、67.5%硝
酸に、臭素イオンの供給源として47%HBr水溶液又
は95%NaBr、ノニオン系界面活性剤を添加して調
製した。なお、各々の添加量は、表1に示した実施例及
び比較例に記載された添加量である。
【0032】(3)処理条件:上記容器を各洗浄剤でも
って、70℃で60秒間スプレー処理し、次いで15秒
間水道水、続いて5秒間脱イオン水でスプレー水洗し、
95℃で乾燥させた。
【0033】(4)洗浄性評価:以下の項目について試
験した。その結果を表1に示す。 (a)外観:乾燥後の容器内の白さを目視判定する。脱
脂及び脱スマットが完全で十分にエッチングされた白い
外観を有する場合に良とし、白化の程度に応じて以下の
5段階評価する。 ◎ : 全面白色 ○ : 部分的に薄く灰色 △ : 全体に薄く灰色 × : 部分的に灰色 ××:全面灰色 (b)水ぬれ性:スプレー水洗直後の容器を3回振って
水切りし、容器を上向きに静置し30秒後の容器外表面
の水ぬれ面積(%)を測定する。 (c)脱スマット性:乾燥後の容器内面に透明粘着テー
プを密着し、次にこれを剥離して白色台紙上に貼り付
け、テープ張り付け面の白さを他の台紙部分と比較す
る。完全にスマットが除去されて汚染のない場合を良と
し、汚染の程度に応じて以下の5段階で評価する。 5 : 汚染なし 4 : 痕跡程度の汚染 3 : 僅微な汚染 2 : 中等な汚染 1 : 多大な汚染 (d)耐ピッティング性:ステンレス板にテストピース
を接触させ、70℃で5分間各例の液組成に塩酸(HC
l)を60ppm添加した試験液に浸漬して、接触部付
近の表面観察を行う。この時の表面の孔食(ピット)発
生に応じて以下の5段階評価する。 ◎ : ピット発生が全くない ○ : 小さなピットが僅かに見られる △ : 小さなピットが多数見られる × : 大きなピットが僅かに見られる ××: 大きなピットが多数見られる 以下に、評価結果を示す。
【0034】
【表1】 これらの結果から、本発明のアルミニウム系金属の酸性
洗浄水溶液によれば、フッ素イオンを用いることなく良
好な洗浄が得られる。
【0035】
【発明の効果】以上のように、本発明に係るアルミニウ
ム系金属の酸性洗浄剤、洗浄浴及びその洗浄方法によれ
ば、公害や作業環境を汚染する有害なクロムイオン及び
フッ素イオンを含有せず、アルミニウム表面に付着した
潤滑油及びスマットを消泡性とバランスを保ちつつ除去
し、化成処理や塗装作業を順調に処理できるように清浄
化させることができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無機酸から選ばれる少なくとも1種を
    0.5〜25g/lと、 臭素イオンを0.1〜5g/lと、 ノニオン系界面活性剤を0.1〜10g/lと、 を含有することを特徴とするアルミニウム系金属の酸性
    洗浄水溶液。
  2. 【請求項2】 硫酸及び硝酸の混合無機酸であって、そ
    の混合重量比が硫酸/硝酸=30/1〜30/2である
    混合無機酸を0.5〜25g/lと、 臭素イオンを0.1〜5g/lと、 ノニオン系界面活性剤を0.1〜10g/lと、 を含有することを特徴とするアルミニウム系金属の酸性
    洗浄水溶液。
JP18365993A 1993-03-26 1993-07-26 アルミニウム系金属の酸性洗浄水溶液 Pending JPH0741972A (ja)

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EP94104790A EP0617144B1 (en) 1993-03-26 1994-03-25 Use of an aqueous acidic cleaning solution for aluminum and aluminum alloys and process for cleaning the same
DE69404711T DE69404711T2 (de) 1993-03-26 1994-03-25 Verwendung einer sauren, wässrigen Reinigungslösung für Aluminium und Al-Legierungen und Verfahren zum Reinigen
US08/219,283 US5514293A (en) 1993-03-26 1994-03-28 Acidic cleaning aqueous solution for aluminum and aluminum alloy and process for cleaning the same

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